Carl Josef Bayer
Bayer Silesia da Cracow’un güney batısına birkaç km uzaklıkta olan Bielitz de dünyaya gelmiştir. O yıllarda Bielitz Avusturya krallığının bir eyaletiydi fakat şuan Polonya ya bağlı bir eyalettir. Aynı zamanda o yıllarda Avrupa’nın sınırları bugün bildiğimizden oldukça farklıydı. Dönem olarak İngiliz, Fransız, Alman, Rus, Osmanlı ve Avusturya krallıklarının çağıydı. Avusturya krallığı bugünkü Avusturya, kuzey İtalyayı da içine alan bir bölgeydi. Bayer alüminyum taşından saf alüminyum taşı elde edilmesi prosesini çalışmadan önce Le Chatelierin termal prosesi olarak bilinen proses üzerinde çalışmıştır. Bayer mimar olan babasının isteği üzerine mimarlık okumaya başladı. Daha sonra ise Bayer bilime yöneldi ve Almanya’nın Wiesbaden şehrinde ünlü kimyager Remigius Fresenius (1818-1897) un laboratuvarında çalışmaya gitti ve daha sonra Belçika’nın Charleroi şehrinde çelik fabrikası kurmuştur. 1869 yılında 3 yıl boyunca Heidelberg Üniversitesinde Profesör Robert Bunsen (1811-1879) ile çalışmak için okula kayıt oldu. O zamanlar Bunsen’in laboratuvarını Dimitri Mendeleev, Friedrich Beilstein, Henry Roscoe, Auer von Welsbach, Lothar Meyer, Victor Meyer vb. gibi sonradan ünlü olan birçok kimyager tarafından ziyaret edilmişti. Bunsen, Gustav Kirchhof (1821-1887) ile 1860-61 yılları arasında geliştirdikleri yeni bir alet ile rubidyum, sezyum gibi iki metalin keşfi ve bu metallerin spektroskopik analiz metodlarını geliştirmeleriyle ün kazanmıştır.
Daha sonra Bayer Heidelberg de “A Contribution to the Chemistry of Indium.” Başlıklı doktora tezini sunduktan sonra 24 yaşında doktora ünvanını kazanmıştır. Aynı yıl Avrupa büyük değişiklikler yaşıyordu. Fransa ve Prusya arasında savaş ortaya çıkmıştı. Ve Bayer Avusturya ya geri dönerek Brunn da University of Technology (Teknoloji Üniversitesi) ne okutman olarak katılmıştır. Bayer 1873 yılında üniversitede çalışmayı bırakarak araştırma ve danışmanlık yapmak için bir laboratuvar kurdu. Fakat daha sonra 1885 yılında bu macerayı bırakıp Rusya’nın başkenti olan St.Petersburga taşındı. O zamanlar Rusya tekniksel ve sanatsal becerilere sahip tüm yabancılara açıktı fakat 1881 yılında babası suikast sonucu ölen 3. İskender terör olaylarından muzdarip idi.
Bayer’in Rusya da geçirdiği yıllar oldukça verimli ve yaratıcıydı. Bayer, kumaşların boyanması için saf alüminyum hidroksitin üretimini engelleyen problemler üzerinde çalışmak için Saint Petersburg da Telentev Chemical Plant (Telentev Kimyasal Santral) e katılmıştır. Santral şuan “Red Chemist Plant” (Kırmızı Kimyasal Santral ) olarak bilinmektedir. Pamuk, yün ve ipeğin boyanması için renk sabitleştirici görevi gören alüminyum hidroksitin üretimi Le Chatelier prosesleri kullanılmaktaydı. Roma zamanlarında Pliny tarafından yapılan boyamada renk sabitleştirici alüminyum sülfatın doğal bir şekilde meydana gelmesiyle kullanılması olarak tanımlamıştır. Boyanan kumaşlar zayıf asitte hidroksit çözeltisinde bekletilmiş daha sonra sıkılmış, kurutulmuş ve buharda pişirilmiştir. Bu işlem sonrasında lifler üzerinde hidroksit çöktürülmüştür. O zamanlarda yapılan bu çalışmalar boyama işleminin standart metotlarıdır. Örneğin, Türkiye kırmızı popüler bir kırmızı tonudur ve renk sabitleştirici alüminyum hidroksit üzerinde alizarin ile boyama yapılarak hazırlanmıştır.
Bayer Tentelev de 41 yaşındayken soğuk çözeltide kuvvetli bir şekilde karıştırılıp alüminyum hidroksitin çökmesi sağlanabilirse sodyum alüminat çözeltisinden çöktürülebilen alüminyum hidroksitin keşfi yapabilmeyi amaçlamıştır. Bu saf üretim işlemi süzme ve yıkama işlemleriyle gerçekleştirilebilir. Bu proses Tentelev Santrali tarafından kısa sürede benimsenmiştir. Bu konu Bayer’in 1887 yılında İngiliz Patentini, 1887 yılında ise Alman Patentini almasını sağlamıştır.
4 yıl sonunda Bayer ikinci keşfi olan sodyum alüminat çözeltisi içeren otoklav yardımıyla basınç altında sodyum hidroksit çözeltisi eklenip ısıtarak alüminyum taşından (boksit) saf alümina eldesi için çalışmıştır. Bayer aynı zamanda bazik temelli likör elde edilmesinde alüminyum hidroksitin çökelmesi kullanabilmiştir. Bayer profesyonel kariyerini geliştirdikten sonra 45 yaşındayken Rus devlet adamının yeğeni olan Count Sergei von Witte ile evlendi. Witte 1905 devrimi sonrasında son Rus çarı ikinci Nicolai’nin döneminde kısa süreli olarak başbakanlık yapmıştır.
Saint Petersburg da 7 yıl geçirdikten sonra bir başka kimyasal santral için Kama nehri üzerindeki Yelabuga ya taşındı. Bayer’in alüminyum üretimi için geliştirdiği proses ile ikinci kimyasal santral inşa edilmiştir. Renklendirici maddeler eski zamanlardan beri insanoğlu tarafından kullanılıyordu fakat o zaman kullanılan renklendiriciler böcek veya bitkilerden özütlenerek ya da uzak ülkelerden Avrupa ya ihraç ediliyordu. Bayer’in keşfi ile ilk kez sentetik boyarmaddeler ticari ölçekte üretilmiştir ve bu endüstride yüksek basınçlı reaktörlerle mümkün kılınmıştır. Sentetik boyarmaddeleri üretmek için ihtiyaç duyulan organik ara maddeler sülfonasyon, nitrasyon, redüksiyon gibi reaksiyonlar ile gerekli ortamda basınca dayanabilen madde haline getirmek için ısıtılarak karıştırılmıştır. Bayer Yelabuga da sadece 2 yıl kalmıştır. Bu süre boyunca alümina fabrikalarının inşaatı için farklı ülkelerden kişilerle iletişime geçti.
Rusya da alüminyum endüstrisi, devrimden sonra birkaç yıl içinde başladı. Boksit diye adlandırılan alüminyum taşı ilk defa 1926 yılında Saint Petersburg’un 150 km doğusunda Bocksitogorsk de çıkartılmıştır. Bayer daha sonra Avusturya ya döndü ve kendi ülkesinde alüminyum sanayisinin gelişmesiyle ilgilenmiştir. Bayer güney Styria da Rietzdorf’a yerleşti ve zamanını bilimsel araştırmaları üzerine adadı. Bu süre boyunca alüminyum sanayisinde elektrolit olarak kullanılan sentetik kriyolidin üretimi için yeni bir metot geliştirdi. Daha sonra ise Avusturya da ilk boksit biriktirilmesini geliştirdi ve bu proses ile alüminyum oksit üretimi için bir santral inşaa etti. Fakat, yeterli sermayesi olmadığından dolayı bu planlarında başarısız oldu. Sıradan bilim adamlarına kıyasla Bayer, araştırmacı ve oldukça girişkendi.
Bayer’in “Studies on the Winning of Pure Aluminum Oxide” (Saf alüminyum oksidin elde edilmesi çalışması) başlıklı çalışması sadece bir makalede yayımlandı fakat bu çalışma ona oldukça önemli patentler sağladı. Bayer 57 yaşında eşi ise 94 yaşında öldü. Bayer’in ölümünden sonra yabancı firmalar (2 si hariç) onun patentlerine telif ödemeyi bıraktılar. Bu Bayer’in ailesi için zor bir durumdu aynı zamanda ev ve laboratuvarı borçlar için kullanmışlardı. 1906 da ise Bayer’in ailesi Graz’a taşındı.
Bayer ve eşi 5 erkek ve 1 kız çocuğuna sahipti. Rietzdorfdaki evi Heroult (1863-1914), Charles Martin
Hall (1863-1914) gibi alüminyum için elektrolitik proses geliştiren ünlü sanayicilerin buluşma yeri olmuştu. Bayer müzik ve sanatla ilgileniyordu aynı zaman da bu konuda yetenekli bir sanatçıydı. Bayer Almanca, Fransızca, İngilizce, Rusça ve Slovakça olmak üzere 6 dil konuşabiliyordu. 1890 yılında Chicago da bir sergide maden koleksiyonları sergilenmiştir. Ve bu koleksiyon oldukça göz alıcıydı.
Bayer’in prosesin de hem basınçla süzdürme hem de tohumlayarak çöktürme kullanılmıştır. Bu proses yüzyıl öncesinde kullanıldığı gibi bugün de aynı şekilde uygulanmaktadır. Fakat mühendislik alanındaki belirgin gelişmeler meydana gelmiştir ve bu gelişmeler maaliyetin düşürülmesine katkı sağlamıştır. Üretilen enerjideki ekonominin iki sebebi vardır; ısının geri kazanımı ve büyük otoklavların kullanımı. Şimdilerde ısı alışverişi ve ışık tankları ekonomize enerji için yoğun bir şekilde kullanılır. Işık tankları çözeltinin buharlaşmasına katkı sağlar. Daha büyük reaktörler kullanıldığında ısı kaybı daha az olacaktır.
Bu ekipmanların inşa edilmesi mühendislik tasarımında ve üretimindeki ilerlemelerden dolayı güvenilir
olarak kullanılabilir. Otoklavlar ile birlikte çöktürme tanklarının da boyutu benzer bir şekilde önemlidir. 1967 yılında otoklavların kullanımı Almanya ve Çekoslovakya da eşdeğer zamanlarda başladı. Bayer’in keşfettiği prosesi geliştirerek boksitin öğrenilmesi amaçlanmıştır.
İsviçre de 1898 yılında kurulan Alusuisse (Aluminum Industrie Aktien) olarak bilinen grup tarafından en büyük alüminyum üretimi gerçekleşmiştir. 1955 yılında boksitten ticari olarak galyum üretmişlerdir. Galyum Bayer prosesin de alüminyumdan sonra elde edilen ikinci elementtir. Şu an da dünya da galyum üretimi yılda yaklaşık 50 tondur.
Bayer kendi ülkesi Avusturya da alüminyum üzerine yaptığı çalışmalar için onur madalyası almıştır. Bayer’in aldığı ödül Leoben ve Vienna da düzenlenen Uluslararası Hafif Metaller Kongresi tarafından kendisine takdim edilmiştir. Bayer’in ilk ismi patentlerinde olduğu gibi Almanca da “Karl” olarak yazılır fakat bu madalyada da görüldüğü gibi Latince de “Carl” olarak yazılır.
Bayer’in icadı Rus tekstil üreticilerinin ihtiyacını karşılıyordu. Hall ve Heroult tarafından 4 yıldan önce keşfedilen elektrolitik alüminyumun gelişmesinde ihtiyaç duyulan destek için oldukça önemli bir ihtiyaçtır.